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题名基于IRIV-SA的乙烯FTIR光谱波数优选
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作者
张梦思
鞠薇
程志友
任慧东
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机构
安徽大学电子信息工程学院
安徽大学互联网学院
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出处
《量子电子学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第3期383-391,共9页
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基金
国家自然科学基金(61672032)
安徽省教育厅自然科学基金(KJ2021A0026)。
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文摘
利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术能够对有机物的成分及含量进行快速无损测量。作为重要的有机化工原料,乙烯在塑料、醇类和纤维等大宗化学品的制造中有着广泛的应用,但同时由于其易挥发性,乙烯对环境和人体有着潜在的危害。为提高FTIR技术检测乙烯浓度模型的精度,综合迭代保留信息变量法(IRIV)和模拟退火算法(SA)的优点,提出了改进的IRIV-SA红外光谱波数优选算法。该方法在IRIV算法稳定选取大量光谱特征波数的基础上,利用SA进一步筛选少量有效特征波数,从而降低模型复杂度,提高有机物光谱检测精度。实验首先利用IRIV-SA对乙烯红外光谱的浓度进行波数选取,最终获取的特征波数由全光谱的271个变量降低至5个变量,再利用特征波数进行建模,结果表明其验证集相关系数、均方根误差为0.9989和0.3943,预测集相关系数、均方根误差为0.9978和0.6652,较全光谱建模精度有大幅提高。为进一步验证该算法的有效性,同时建立IRIV、SA、CARS(自适应重加权采样算法)、SPA(连续投影算法)以及IRIV-CARS、IRIV-SPA波数选取模型对相同数据集进行对比实验,比对结果表明IRIV-SA算法优于上述6种波数选取方法,是一种更有效的特征波数优选方法。
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关键词
傅里叶变换红外光谱
乙烯
波数优选
迭代保留信息变量
模拟退火算法
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Keywords
Fourier transform infrared spectroscopy
ethylene
wavenumber selection
iteratively retains informative variables
simulated annealing algorithm
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分类号
O657.33
[理学—分析化学]
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